耐鹽霧型水基防銹乳液的研制

摘要：研制了一種非樹脂、耐鹽霧型水基防銹乳液，為水基產品，油性物質成膜，成膜均勻穩定，防銹性好等特點。文章對水基防銹乳液防銹機理進行了簡單分析，該防銹乳液應用到黑色金屬上有著優秀的防銹性和可清洗性，尤其在耐鹽霧性能上有著良好的表現，實驗室應用SPCC材質冷軋板進行實驗，耐鹽霧性能達到24 h無銹，濕熱30 d以上無銹蝕。

關鍵詞：水基； 防銹乳液；非樹脂；耐鹽霧

中圖分類號：TG174.4 文獻標志碼： A 文章編號： 1004-0935（2025）02-0280-04

防銹產品按照應用場景的不同來劃分，可以分為工序間防銹產品與工序后防銹產品兩大類。一般工序間的防銹處理經常使用含有亞硝酸鹽類等氧化型緩蝕劑的水基溶液或溶劑揮發型防銹油類的有機溶液。使用含有大濃度亞硝酸鹽類水基防銹劑雖然成本低，但具有毒，危害操作者身體健康，而且防銹周期較短。防銹油一般多為室內涂油機噴涂或刷涂使用，操作方便較簡單，但因其含大量有機溶劑存在，會導致操作空間VOC含量較高、易燃，而且使用成本較高、產生廢油難處理等缺點[1]。

目前市場上無論是工序間還是工序后防銹處理仍然以油性防銹產品-防銹油為主，主要原因為水性防銹產品在防銹時長及耐鹽霧性能方面遠不如防銹油類產品，而防銹性較好的水性樹脂類防銹產品一般應用于涂料行業較多，可清洗性較難。在使用及存放安全方面油性防銹產品因閃點問題在某些環境中無法應用，不得不選用防銹性較差的水性產品，而可清洗性好的、具有耐鹽霧性能的水基防銹乳液可填補兩種防銹產品的不足。

1防銹原理

一般金屬因為受到外界環境中一些介質的影響而產生的變質稱其為腐蝕，其中黑色金屬在大氣中的腐蝕稱為銹蝕。這種銹蝕會使金屬材料的外觀、內部結構以及機械性能等方面受到破壞，會對加工工件精度、質量等方面造成降低，甚至報廢，所以如何防止黑色金屬銹蝕尤為重要[2]。

目前市場上防銹產品，主要有水性、油性、乳化型和氣相型等防銹劑，主要防銹原理為防銹劑與金屬表層生成不易溶解而致密的氧化薄膜物質，使金屬表面與腐蝕介質隔絕，進而抑制了金屬的進一步腐蝕，典型代表產品為鈍化劑、磷化液產品[3-4]。

防銹乳液即為一種是油的微粒在水中的懸浮液，水包油型乳白色液體，在與金屬表面接觸后能夠均勻鋪展開成膜，乳液中油性成分能夠在金屬表面之間吸附形成一層油性保護膜，使其與水分隔開來，待水分揮發后在金屬表面可形成致密油膜，能夠隔絕外界腐蝕性介質干擾，進而達到防腐蝕目的。

2防銹乳液添加劑篩選及配方確定2.1基礎油選擇

基礎油作為各類添加劑的載體，首先不僅要選擇相溶性好，成膜性好，還要有著良好的化學穩定性，保證使用的添加劑能更好在油中充分分散并均勻地吸附于金屬表面，成膜更加連續和致密，能夠充分發揮其防銹效果，同時還要能夠滿足防銹乳液的外觀、乳化穩定性等物理指標要求[5]。

礦物油基礎油根據碳氫結構分類主要分為石蠟基、環烷基、芳烴和多環芳烴類基礎油，每種結構基礎油有著不同的黏度和極性，石蠟基礎油乳化能力弱，乳化后不穩定，芳烴類雖然乳化性能好，可黏度受限，環保要求受限，而環烷基類基礎油兼顧乳化性好，低溫性能也好，黏度可選擇范圍廣，所以選用40 ℃運動黏度為20～30 mm2·s-1克拉瑪依環烷油作為基礎油最為適宜。

2.2乳化劑和助乳化劑選擇

防銹乳液中乳化劑的合理、正確的選擇和搭配尤為重要，決定著產品與其他添加劑的兼容穩定性。只有保證防銹乳液的原液及稀釋液的均一穩定性，才能夠在應用過程中使金屬表面形成均勻致密的油膜，保證其防銹能力。

根據基礎油種類和結構的不同，都有著最佳適合其乳化的HLB值。一般環烷烴類基礎油被乳化所需要的HLB值為10～11，同時還要考慮添加防銹劑等極性物質，混合體系的HLB值還會略有升高，所以根據以往經驗，可以選擇HLB值為8～18的乳化劑較為適宜做O/W型乳化液使用[6]。因此，該乳化環烷烴類基礎油使用石油磺酸鈉作為主乳化劑為最佳選擇，單獨使用一種乳化劑很難維持體系穩定性，還需要再復配幾種助乳化劑，來維持乳液的穩定性。

2.3防銹劑選擇

防銹劑的選擇搭配對乳液的防銹能力強弱有著決定性作用，而防銹乳液在金屬表面最終為油膜狀態進行隔絕外界腐蝕性介質來達到防銹目的，所以選用油溶性防銹添加劑最佳。目前大多數油溶性防銹劑依靠其分子中極性基團的電荷作用緊密地吸附在金屬表面上，能夠在金屬表面形成吸附性較強保護膜，使金屬不受腐蝕性介質的侵蝕[7]。為了能夠有較好的耐鹽霧性能的防銹效果，一般較多選擇長鏈結構磺酸鹽類防銹劑進行搭配使用，如磺酸鈣、磺酸鋇、羧酸鈣類等防銹劑進行復合使用，為了增強耐濕熱性能可以復配使用羊毛脂類防銹劑。

2.4殺菌劑選擇

水性產品在使用過程中非常容易遭受各種細菌、霉菌、真菌侵擾，微生物的不斷繁殖會導致乳液pH下降，防銹性能降低，為了防止這種情況發生，這就需要在產品中加入殺菌劑，來抑制各種菌類的滋生。目前，市面常用殺菌劑主要分為以下幾類：三嗪類、嗎啉類、惡唑啉類、異噻唑啉酮類、吡啶類、有機鹵素類、酚類以及氧化鋅，二氧化鈦和銀無機抗菌劑[8]等。為了有效抑制微生物的滋生，殺菌劑應選擇具有抑制霉菌和細菌功能的復合殺菌劑[9]。

2.5其他添加劑選擇

防銹乳液中除了要添加防銹劑、殺菌劑、乳化劑外，還需要添加pH調整劑，乳液的通常pH應為8.0～9.5 [10]，或者稍微偏高一些，因為過低的pH會對乳液的性能產生負面影響。在使用防銹乳液過程中，需要防止細菌的生長，一般乳液當pH為9.0時，細菌的生長較少，而pH低于8.0時，細菌的生長會顯著增加。此外，如果pH低于8.0，乳液的防銹性會明顯下降而造成銹蝕發生。但pH過高會對操作者產生皮膚刺激，因此，pH保持在9.0，對多方面都有好處。所以一般選用三乙醇胺或N-甲基二乙醇胺可以很好地將乳液pH控制在合理范圍內，同時本身也具有一定防銹性能。

2.6配方體系構建及確定

防銹乳液以水為基礎物質，基礎油與防銹劑為主體，加入乳化劑使其乳化，配合其他添加劑，形成均一穩定，具有防銹性能的乳液。確定使用各類添加劑類型后，對使用的添加劑用量、添加順序、混合溫度等進行優化平衡，使防銹乳液在性能與成本上達到最佳，最后確定體系配方如表1所示。

2.7合成樣品指標檢測及性能驗證

配方確定后合成樣品進行相關理化指標檢測及性能評價，結果如表2所示。

3可清洗性驗證

油膜可清洗性一般通過含油板面清洗前后稱重變化實驗方法來判斷，但該方法干擾結果因素較多導致誤差較大，而且判定實驗過程時間較長，所以采用手動擺洗脫脂方法，觀察含油板面脫脂后表面形成連續水幕面積來初步判斷油膜的可清洗性，雖然該方法無法具體量化，但觀察效果直觀，操作簡單快捷。

3.1涂油板材制備

使用規格為70 mm×150 mm，SPCC材質冷軋板，先將其表面油脂脫脂干凈后，完全浸入分散均勻防銹乳液中10 s，取出后在室溫（21～25℃）下懸掛24 h進行瀝干，板面成膜狀態如表3所示，待水分揮發后即可在金屬表面形成均勻致密的油膜。

3.2可清洗效果

配制濃度為3%脫脂劑（脫脂劑牌號為FC-4423T）2 L加熱至50 ℃，采用手動擺洗脫脂方法，3 min內觀察鋼板表面連續水幕形成面積判斷可清洗效果。采用手動擺洗脫脂方法，對鋼板表面乳液形成油膜可清洗性效果具體操作：使用止血鉗固定鋼板，浸沒在配制好脫脂劑中，左右勻速擺動，頻率大致為每秒擺動1～2次，計時3 min，取出后在水龍頭下進行沖洗，觀察鋼板表面形成連續水幕面積情況。經過擺洗后的鋼板表面都能夠形成均勻連續的水幕，根據其形成連續水幕面積如表4和表5所示可以判斷，該油膜可清洗性可以達到95%以上。

4防銹性能對比

4.1耐鹽霧性

防銹性是防銹產品中最為重要指標，該防銹乳液通過與某溶劑型防銹油進行中性耐鹽霧性能進行對比評價，使用板材規格為70 mm×150 mm，SPCC材質冷軋板，中性鹽霧評價分4個時間段觀察鋼板表面銹蝕情況，對比實驗結果如表6所示，該防銹乳液在同等條件下耐鹽霧性能上可達到防銹油同等水平。

4.2耐濕熱性

濕熱使用規格為60 mm×80 mm、SPCC材質冷軋板材，濕熱時間為30 d，觀察最終板面銹蝕情況，結果如表7所示，無銹蝕發生，說明防銹乳液在同等條件下耐濕熱性能上也可達到防銹油同等水平。

5結 論

防銹乳液具有優良的耐鹽霧性能，且好清洗，可達到防銹油一樣的防銹性效果。

參考文獻：

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Development of Salt Spray Resistant Water-based Antirust Emulsion

DU Haiming， SUN Lihua， SONG Shiyang

（Shenyang Parkerizing CO.， LTD.， Shenyang Liaoning 110122， China）

Abstract： Developed a non-resin type， salt spray-resistant water-based antirust emulsion， water-based products， oil-based substances into the film， film formation is uniform and stable， good rust resistance and other characteristics. The article on the water-based antirust emulsion rust prevention mechanism was briefly analyzed， the antirust emulsion applied to ferrous metals has excellent rust resistance and washability， especially in the salt spray resistance has a good performance， the laboratory application of the SPCC material cold rolled plate experiments， salt spray resistance to 24h no rust， more than 30 days of heat and humidity no corrosion.

Key words： Water-based; Antirust emulsion; Non-resin; Salt spray resistant